超高速磨床主轴动静压轴承的优化设计研究

阐述了超高速磨床磨头中使用液体动静压轴承的优点,综合分析了液体动静压混合轴承在高速磨头中的工况条件,基于具体实践和轴承性能数学模型,提出了一种崭新的实用化的高速液体动静压轴承的优化设计方法.     

高速磨床主轴系统液体动静压混合轴承的优化设计

阐述了高速磨床磨头中使用液体动静压轴承的优点 ,综合分析了液体动静压混合轴承在高速磨头中的工况条件 ,基于具体实践和轴承性能数学模型 ,提出了一种崭新的实用化的高速液体动静压轴承的优化设计方法     

螺旋油楔高速主轴动静压轴承研究

提出了一种新轴承--螺旋油楔动静压轴承.该轴承的结构能加速润滑油在轴向的流动;在周向两相邻油楔之间无润滑油流动.这样轴承的温升大为降低.该轴承具有高速、低温升、高抗振性优点,是高速主轴理想的轴承.     

高速紊流动静压混合轴承热效应研究

结合高速主轴单元轴承设计,在综合考虑润滑油紊流、惯性等情况下,对高速紊流动静压混合轴承的热效应进行了研究.结果表明:过高的温升不但影响润滑剂的性质,而且影响轴承的几何尺寸,从而影响轴承的性能.     

储能飞轮永磁卸载设计及试验

为解决大功率立式高速储能飞轮下支承高负荷高损耗问题,采用在飞轮上端轴向永磁轴承卸载的技术方案.以尺寸最小、卸载力达到飞轮重力(1 kN)的80%为目标,磁路估算与有限元精算相结合,设计了一种磁路漏磁微小的内外双永磁静环与合金钢导磁转环组合的新型轴向卸载磁轴承.磁轴承的转动部件使用合金钢导磁材料,可适应500 r/s、 200℃工况需要.建立了永磁轴承卸载力测试装置,测量结果与有限元计算结果相吻合,在工作间隙1.5 mm时,磁轴承卸载力达860 N, 轴承径向刚度为3.07 kN/m.该卸载方案在旋转试验中收效良好, 280 r/s升降速过程中下支承温升始终处于正常范围.     

隔热涂层对磨床主轴动静压轴承热变形的影响研究

为了减少热变形,提高高速精密磨床砂轮主轴系统的精度,将隔热涂层应用于深浅油腔动静压轴承.应用FLUENT和ANSYS两个有限元软件联合仿真分析了不同厚度与不同热导率的隔热涂层在不同的动静压轴承供油压力、主轴转速等因素下的轴承热-结构特性.结果表明:动静压轴承的温度和热变形以及它们的均布程度,都随着隔热涂层厚度的增大逐渐降低,随着隔热涂层热导率的减小而减小,随着轴承供油压力的增加而减小,随着轴承主轴转速的减小而减小;隔热涂层还具有均化轴承温度场和热变形分布的作用.高性能隔热涂层将明显降低轴承主轴热变形并且使其热变形均布,最终明显提高高速精密磨床砂轮主轴系统的加工精度.     

基于CFD的水润滑静压推力轴承承载能力分析

基于计算流体动力学(CFD)理论,针对某水润滑静压推力轴承建立了不同的水膜模型,分析水膜厚度与轴承承载能力的关系,以及水腔厚度、进水孔直径、轴承转速对轴承承载能力的影响.结果表明:随水膜厚度的增加,静压推力轴承承载力显著减小;随水腔厚度或进水孔直径的增加,轴承承载力先增大后基本不变;水腔厚度越大,使承载能力最大的进水孔直径越小;随转速增大,轴承端泄增强,且承载能力明显下降.     

微型气浮轴承高速透平膨胀机的研制

为了发展微型气体轴承高速透平,在优化设计的基础上,研制了国内首台轴径为6 mm、叶轮直径为9 mm、设计转速为300 000 r/min的微型气体轴承透平膨胀机.对研制样机进行了全面介绍,阐述了该研制样机的结构设计特点,并对研制样机进行了初步的机械性能和热力性能考核.通过转子起浮试验,系统机械性能、热力性能的连续运转及超速试验考核,结果显示:所研制的样机振动小、运转平稳、效率高,最高转速超过342 000 r/min,满足超速15%的要求;在室温为23℃、无回热器的情况下,当进气压力从0升到0.27 MPa的45 min升速时间内,温降就达42℃,具有降温速度快,降温效果显著的特点.由于其机械及热力性能均达到预期要求,因此为今后进一步发展我国微型高速气体轴承透平机械奠定了坚实基础.     

微机CAD系列支撑软件及丛书(10)——滑动轴承优化设计及CAD

本软件应用广泛,是高速、重型和精密机械的设备设计中不可多得的使用工具.该软件能设计以下六种滑动轴承:(1)圆柱径向动压轴承;(2)可倾瓦径向动压轴承;(3)无周向回油槽油膛式静压轴承;(4)有周向回油槽油腔式静压轴承;(5)腔内孔式回油静压轴承;(6)隙缝式动静式轴承.本软件对滑动轴承设计提供了很大的方便.本软件除可对上述轴承进行常规分析计算和优化设计,还能绘制工作图,能在微机上直接求解雷诺方程,进行优化设计和绘制工作图的全过程.     

大型高速动静压轴承的试验研究

对一重型磨床上的大型特殊结构的动静压轴承进行了实验研究,完善了一大型高速动静压轴承试验台,改进了基于频谱分析动静压轴承动特性测试方法,实验中着重考虑了激振频率的影响,得出了一些有实用价值的结论。     

多轴段转子系统的畸变试验模型动力学相似设计

基于Riccati传递矩阵法和灵敏度分析,提出了一种多轴段转子-支承系统畸变试验模型的动力学相似设计方法.分析了转子固有特性的系统参数灵敏度,对原型系统进行动力学模化得到畸变模型,并进行必要的模型修正,然后对修正后的畸变模型进行缩尺设计得到最终试验模型.以设计某空压机高压转子的缩尺试验模型为例,通过对比原型和所设计缩尺试验模型的临界转速和固有特性,验证了所提试验模型动力学相似设计方法的有效性和实用性.     

散热对无油涡旋空气压缩机性能影响的实验研究

针对小型家用制氧机用无油涡旋空气压缩机,分析了散热对压缩机各方面性能的影响机理,对研制样机进行了3种不同冷却方式下的实验研究.研究结果表明:散热是影响无油涡旋空气压缩机性能的一个重要因素;随着排气压力的升高,排气温度升高,容积效率下降,电功率升高;自然冷却方式下压缩机的性能最差,额定排气压力下压缩机的容积效率仅为20%,而动盘强制冷却的效果最好,静盘强制冷却的效果介于两者之间,因此动盘背面的强制冷却是无油涡旋空气压缩机设计的首要考虑因素.     

高速动静压轴承支承主轴系统动特性测试研究

以自行设计的高速主轴水润滑动静压轴承为基础,采用不平衡质量法识别出转子系统支撑轴承的动特性系数,通过轴承性能测试实验得到了供水压力、主轴转速等运行参数对轴承-转子系统动特性的影响.结果表明:轴承-转子系统动特性系数随系统供水压力和主轴工作转速的增加而增大;在供水压力较低时,工作转速对轴承动特性影响较小;当供水压力升高到一定程度时,工作转速对轴承的动特性产生较大影响,此项研究对轴承-转子系统结构参数的改进以及不同工况下最佳运行参数的确定具有一定的指导意义.     

Friction and Wear Behaviors of C/C-Si C Composites under Water Lubricated Conditions

C/C-SiC composites have the potentiality to be applied in shield pumps of nuclear reactors as the bearing material because of their low density, good mechanical properties and excellent tribological properties. The C/C-SiC composites are fabricated via reactive melt infiltration(RMI) using silicon liquid infiltrated in C/C matrix composites. Friction and wear behaviors of C/C-SiC composites under water lubricated conditions are investigated using the block-on-ring test at room temperature, and compared with those of the resin graphite which is used as the bearing material in shield pumps at present. In addition, friction and wear mechanisms of C/C-SiC composites under water lubricated conditions have been discussed. Results show that tensile strengths of C/C-SiC composites are 150-210 MPa, and compressive strengths are 403-536 MPa. Friction and wear behaviors of C/C-SiC composites are closely related to the load and the speed. The time to reach a stable friction status decreases with the increase of the speed. Though the friction coefficient of C/C-SiC composites under water lubricated conditions is slightly higher than that of graphite, the wear rate of C/C-SiC composites is much lower, which suggests that the C/C-SiC composites can sustain a longer life during operation.     

永磁同步电机-空调压缩机系统的无传感器过调制控制

为了改善永磁同步电机驱动空调压缩机系统在高速区的运行性能和可靠性,研究并开发了一整套控制方案。该方案采用一种双模式过调制算法,以提高脉宽调制(PWM)逆变器的电压利用率和永磁同步电机在高速区的输出转矩能力;采用模型参考自适应方法估计转子位置,以实现无位置传感器控制,同时实现了弱磁控制以提高电机转速。在一台永磁同步电机驱动的空调压缩机系统上进行了实验验证。采用该方法,使PWM逆变器的电压利用率平均提高了25%,且在高速运行时压缩机系统转速振荡幅度小于2.5%。结果表明:采用该控制方案,在电源电压一定的情况下,可提高电机定子电压和输出转矩能力,实现空调压缩机系统的高速稳定运行。     

微沟槽形貌对水润滑轴承混合润滑特性影响的研究

建立了计入轴承内表面微沟槽形貌的水润滑轴承混合润滑(Mixed-EHDL)数值计算模型,着重研究了不同运行工况下,半椭圆形、矩形、等腰三角形、左三角形、右三角形等多种微沟槽形貌对水润滑轴承混合润滑特性的影响.研究表明:在所有微沟槽形貌中,混合润滑性能与承载性能优劣排序依次为右三角形、等腰三角形、左三角形、半椭圆形、矩形;在弹流润滑阶段,微沟槽形貌对水润滑轴承摩擦系数几乎无影响,而在混合润滑阶段,不同微沟槽形貌下接触载荷以及摩擦系数之间的差异随转速的增加呈现出先增大后减小最后趋于统一的规律性;在承载区,由于沟槽内水膜增压能力以及抽吸作用的不同引起了水润滑轴承混合润滑性能的差异,其中右三角形表现最优,而矩形最差.     

Modeling and Experimental Investigation of a Variable Speed Drive Water Source Heat Pump

Accurate variable speed characteristics are needed for water source heat pumps (WSHP) to design variable speed controls to adjust refrigerant flow rates in heat pumps and air conditioners. The system capacity can then be regulated to match the compressor loads to the heating or cooling needs to improve the energy efficiency and lower energy costs. The motor and compression characteristics of WSHP were modeled to include the coupling between the motor speed and the torque characteristics and compression characteristics. An analytical model is given for a variable speed hermetic scroll compressor that describes various factors, such as the drive frequency, suction pressure, and discharge pressure as a function of the compressor speed. The model was validated experimentally using R22 and R134a in an experimental WSHP with variable speed control using frequency conversion. The results show that the analytical model properly describes the variable speed characteristics and provides a control strategy for adjusting the capacity of scroll compressors to match the heat pump or air conditioner operating conditions.     

轴流压气机低速模化设计的叶片造型

为了提高航空发动机高压压气机的气动性能,需要对高速压气机进行低速模化设计以开展试验研究.选取高压压气机后面级作为研究对象,给出了高压压气机低速模化设计的相似准则和模化设计流程,为低速模化设计提供了可以借鉴的准则.针对高速原型压气机设计工况点,制定模化设计目标,完成几何变换、通流设计、叶片造型及数值模拟.重点研究了叶片造型模化相似技术,在叶片造型设计上突破了几何相似的限制,通过三维积叠造型的设计方法保证了高低速压气机气动参数的相似性.研究为轴流压气机低速模化设计的叶片造型提供了可以借鉴的方法.     

含间隙涡旋压缩机转子系统刚柔耦合模型仿真分析

为了提高涡旋压缩机转子系统的精度与可靠性,通过ADAMS和ANSYS建立了含运动副间隙涡旋压缩机转子多刚体及刚柔耦合模型,对动涡盘倾覆下驱动轴承柔性和运动副间隙对转子系统动力学性能的影响进行仿真分析,在此基础上对轴承偏磨区域进行了有限元分析.分析结果表明:运动副间隙下轴承柔性对轴承的位移和速度影响较小,对轴承加速度和碰...